DE68902237T2 - Geraet zum aufbruehen von tee, kaffee mit wasserreinigungsgeraet. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zubereitung von Tee oder Kaffee einschließlich einer Wasser-Reinigungs-Vorrichtung.
• Es ist eine Vorrichtung bekannt, wie sie in GB-Patent Nr. 1344504 gezeigt ist, die eine im wesentlichen rohrförmige Patrone mit Aktivkohle und Harz umfaßt, die an beiden Enden Siebe oder Filter aufweist. Solche Patronen werden typischerweise in einem Trichter oder einer kontinuierlichen Einströmeinheit verwendet, wobei das Wasser an einem Ende der Patrone zugeführt wird und unter Schwerkraft aus dem anderen Ende herausläuft, wo es von einem Aufnahmegefäß wie einer Kanne, aufgenommen wird. Eine bekannte Vorrichtung dieses allgemeinen Typs hat zwei bemerkenswerte Nachteile.
• Der erste Nachteil ist, daß aus der Patrone, wenn eine Charge Wasser gereinigt worden ist und die Patrone eine zeitlang unbenutzt stehengelassen wird, das Wasser herausläuft und die Reinigungsmittel in der Patrone austrocknen. Dies ist nachteilig, da (a) Reinigungsmittel wie Aktivkohle und Ionenaustauschharze weniger aktiv sind, wenn sie trocken sind und Zeit erfordern, um in ihren aktivsten Zustand regeneriert zu werden, indem sie wieder benetzt werden und (b) Reinigungsmittel, die im allgemeinen in Körnchenform vorliegen, dem Bakterienwachstum zugänglicher sind, wenn sie trocken sind.
• Der zweite Nachteil ist es, daß das Wasser durch die Patrone mit einer Geschwindigkeit fließt, die nur durch die Dimensionen der Patrone, das darin enthaltene Material und die Öffnungen in den Sieben auf beiden Seiten bestimmt wird. Somit kann Wasser, wenn eine Patrone so ausgestaltet ist, daß sie ein Volumen an Reinigungsmittel enthält, das ein erforderliches Volumen an Wasser reinigt, bevor es verbraucht ist, durch die Patrone in einer solchen Geschwindigkeit fließen, daß die scheinbare Aktivität der Inhaltsstoffe sehr schnell vermindert wird und die gewünschte Leistung nicht erreicht wird. Diese Wirkung wird den Wasserstoff-Ionen auf der Oberfläche des Ionen-Austausch-Harzes in der Patrone zugeschrieben, die schnell durch das fließende Wasser ersetzt werden. Ionen weiter innen in dem Harz haben nicht genügend Zeit, um an die Oberfläche des Harzes zum Ionenaustausch mit Wasser zu wandern. Diese Wanderung ist technisch als "Erholung" bekannt. Es wäre theoretisch möglich, eine Patrone so auszulegen, daß das darin enthaltene Reinigungsmittel der Wasserströmung genügend Widerstand bietet, daß die Geschwindigkeit der Strömung durch das Harz vermindert wird, um eine schnelle Abnahme der scheinbaren Aktivität zu verhindern, jedoch wäre die Patrone so groß und dünn, daß sie bei einer annehmbaren Kapazität unpraktisch wäre. Bei bekannten Patronen sind die Siebe so ausgestaltet, daß sie Spalten haben, die so groß wie möglich sind, ohne daß das Reinigungsmaterial entweichen kann und die, so weit es praktikabel ist, die Wasserströmung durch die Patrone nicht einschränken.
• Es ist auch eine Wasser-Reinigungs-Vorrichtung bekannt, z.b. aus US-A-2017456 und EP-B-166022, die ein erstes Gefäß zur Aufnahme von Wasser, das gereinigt werden soll und ein zweites Gefäß, das ein Reinigungsmittel enthält, umfaßt, wobei das erste Gefäß oberhalb des zweiten Gefäßes angeordnet ist und mit dem zweiten Gefäß in Verbindung steht und wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, daß dann, wenn das erste Gefäß mit Wasser gefüllt ist, das Wasser durch das Reinigungsmittel in dem zweiten Gefäß und aus einer Auslaß-Einrichtung des zweiten Gefäßes fließt, wobei die Auslaß-Einrichtung des zweiten Gefäßes in einer solchen Höhe bezüglich des Reinigungsmittels angeordnet ist, daß das Mittel im wesentlichen unter Wasser bleibt, wenn das erste Gefäß im wesentlichen geleert ist.
• Es ist auch bekannt, für eine solche Vorrichtung eine Durchflußbegrenzereinrichtung vorzusehen, um die Fließgeschwindigkeit des Wassers durch das Mittel im wesentlichen einzuschränken.
• Aufgußgeräte sind auf diesem Gebiet wohlbekannt und umfassen typischerweise einen Sammeltank und einen Auslaß, der zu einem Durchlauferhitzer führt, wobei der Erhitzer eine vorbestimmte erforderliche Druchflußrate hat und so ausgebildet ist, daß Wasser aus dem Sammeltank für den Aufguß erhitzt wird.
• Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung für die Zubereitung von Tee oder Kaffee, die einen Sammeltank und einen Auslaß umfaßt, der zu einem Durchlauferhitzer führt, wobei der Erhitzer eine vorbestimmte erforderliche Durchflußrate hat und so ausgebildet ist, daß er Wasser aus dem Sammeltank für den Aufguß erhitzen kann, die durch eine Wasser-Reinigungs-Vorrichtung gekennzeichnet ist, die ein erstes Gefäß zur Aufnahme von zu reinigendem Wasser und ein zweites Gefäß, das das Reinigungsmittel enthält, umfaßt, wobei das erste Gefäß oberhalb des zweiten Gefäßes angeordnet ist und mit dem zweiten Gefäß in Verbindung steht, und wobei die Reinigungs-Vorrichtung so angeordnet ist, daß dann, wenn das erste Gefäß mit Wasser gefüllt ist, das Wasser durch das Reinigungsmittel in dem zweiten Gefäß, aus einer Auslaß-Einrichtung des zweiten Gefäßes und in den Sammeltank fließt, wobei die Auslaß-Einrichtung in einer solchen Höhe bezüglich des Reinigungsmittels angeordnet ist, daß das Mittel im wesentlichen unter Wasser bleibt, auch wenn das erste Gefäß sich anschließend leert, wobei die Reinigungs- Vorrichtung weiterhin eine Durchflußbegrenzereinrichtung einschließt, um die Durchflußrate des Wassers durch das Reinigungsmittel im wesentlichen auf eine Geschwindigkeit, die für den Erhitzer erforderlich ist, oder wenig darüber, einzuschränken.
• Das Reinigungsmittel ist vorzugsweise in einer leicht entfernbaren Patrone enthalten, die im wesentlichen in dem zweiten Gefäß enthalten ist. Es ist bevorzugt, daß die Patrone sich in einer Durchgangsöffnung, die das erste mit dem zweiten Gefäß verbindet, befindet und aus der Vorrichtung durch Zugriff durch das erste Gefäß entfernt werden kann. Eine Patrone könnte mit Sieben hergestellt werden, die eine so niedrige Porenzahl und so kleine Löcher haben, daß die Siebe alleine der Wasserströmung Widerstand bieten würden, was die Strömung durch die Patrone verlangsamen würde und dadurch die praktische Lebensdauer des Reinigungsmittels erhöhen würde. Für Patronen, die zur Verwendung in vielen Alltags-Anwendungen vorgesehen sind, wie für Vorrichtungen zum Kochen von Tee oder Kaffee, wird angenommen, daß für eine vernünftige Verteilung der Löcher, die erforderliche Größe der Löcher so klein wäre, daß sie die Kosten der Geräte und die Herstellung der Patronen wesentlich erhöhen würde. Das Reinigungsmittel wird vorzugsweise in der Patrone mit Hilfe von perforierten Sieben am unteren und oberen Ende der Patrone gehalten, wobei die Durchflußbegrenzereinrichtung der Strömung einen Widerstand bietet, der wesentlich größer ist als der Widerstand der Patronensiebe und des Reinigungsmittels dazwischen.
• Vorzugsweise hat die Patrone, außer der Durchfluß-Begrenzereinrichtung, einen genügenden Querschnitt, um das etwa 1,25-fache oder mehr der für den Erhitzer erforderlichen Volumen-Durchflußrate zu liefern und vorzugsweise das etwas 2- bis 10-fache der Durchflußrate, wohingegen die Durchfluß-begrenzereinrichtung die Volumendurchflußrate durch die Patrone auf eine Geschwindigkeit einschränkt, die gleich ist der erforderlichen Durchflußrate oder gering darüber liegt.
• Die Durchflußbegrenzereinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, daß Wasser in den Sammeltank mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis etwa 50 % mehr als der vorbestimmten erforderlichen Durchflußrate und vorzugsweise etwa 10 bis 20 % mehr, fließen kann.
• Ein Pegelfühler kann in dem Sammeltank vorgesehen werden, der so angeordnet ist, daß er den Erhitzer abschaltet, wenn der Wasserpegel unter einen vorbestimmten Pegel sinkt.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die eine Wasser-Reinigungs-Vorrichtung zeigt, die in einer erfindungsgemäßen Zubereitungsvorrichtung enthalten ist.
• In der Figur wird ein oberer Tank 1, eine Patrone 2, ein unterer Tank 3 und ein Sammeltank 4 gezeigt. Der Sammeltank 4 ist Teil einer bekannten Tee- oder Kaffeemaschine und hat ein Auslaßrohr 5, das zu einem Blitzerhitzer (nicht gezeigt) führt, von dem erhitztes Wasser auf den Tee oder Kaffee zur Zubereitung geleitet wird.
• Der Sammeltank hat einen Pegelfühler 6, um den Erhitzer abzuschalten, wenn der Tank leer ist. Oberer und unterer Tank 1 bzw. 3 sind einteilig gebildet und durch eine Zwischenwand 7 getrennt. Die Zwischenwand hat ein rundes Loch oder eine runde Öffnung und die Patrone sitzt in dem Loch 8, im Festsitz.
• Die Patrone 2 hat einen eimerförmigen Körper mit einem Deckel 10, der ständig darauf befestigt ist und damit mit einem Klebstoff mit Lebensmittel-Qualität verbunden ist. Der Deckel 10 ist als Sieb ausgebildet, das Perforationen oder konzentrische Ringe, die an radialen Rippen befestigt sind, umfaßt.
• Die oberen und unteren Flächen der alternierenden konzentrischen Ringe liegen im wesentlichen in der gleichen Ebene entlang eines gegebenen Radius. Auf diese Weise werden zwischen benachbarten Ringen enge runde Ränder gebildet. Ein Beispiel einer solchen Konstruktion findet sich in GB-Patent Nr. 1344504. Im vorliegenden Fall ist der Abstand zwischen den Ringen etwa 0,32 bis 0,38 mm. Die Patrone 2 hat einen Boden 11 mit einer ähnlichen Konstruktion. Innerhalb der Patrone 2 befindet sich ein Wasser-Reinigungsmittel, das Aktivkohle/Kohlenstoff und ein Ionenaustausch-Harz umfaßt. Geeignete Ionenaustausch- Harze sind handelsübliche Harze wie z.B. die von Rohm & Hass, Dow Chemicals, Bayer oder Amberlite hergestellten. Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Harz kann so ausgewählt werden, daß es für die verschiedenen Wasserbedingungen passend ist, im Bereich von 1:1 bis 1:9, bezogen auf Gewicht.
• Um zu verhindern, daß die kleinsten Harzkügelchen aus der Patrone entweichen, werden Aktivkohle/Kohlenstoff und Harzkörnchen vorzugsweise in ein Nylonsäckchen gebracht, bevor sie in die Patrone gegeben werden. Es ist auch bevorzugt, daß Aktivkohle/Kohlenstoff und Harz vorzugsweise in zwei Schichten angeordnet werden, wobei die Aktivkohle/Kohlenstoffschicht unten ist, anstatt vermischt zu werden. Als Aktivkohle/Kohlenstoff wird eine mit Silber imprägnierte Art verwendet, die üblicherweise in Haushaltswasser-Reinigungssystemen angewendet wird. Es ist auch bevorzugt, daß die gesamte Patrone bestrahlt wird, bevor sie verwendet wird, um eine sorgfältige Sterilisierung sicherzustellen.
• Zum oberen Teil der Wand des unteren Tanks 3 zu sind Löcher 15 in der Wand vorgesehen, die mit dem Sammeltank 4 in Verbindung stehen. Es sind vier solche Löcher vorhanden, wobei jedes Loch einen Durchmesser von etwa 6 mm hat. Die Größe und Anzahl dieser Löcher wird durch Versuch bestimmt oder alternativ wird ein Gleitring rund um die äußere Oberfläche von Tank 3 vorgesehen, der durch Drehung die Löcher weiter verstopft. Wenn einmal die Position des Ringes bestimmt wurde, kann er in dieser Position bleiben.
• Der obere Tank 1 hat einen nach außen ragenden ringförmigen Flansch 16, der auf einem entsprechenden Flansch 17 des Sammeltanks 4 ruht. Eine Dichtung wird zwischen diesen Flanschen gebildet mit Hilfe eines "O"-Rings 18. Es wird ein Abzugsrohr 19 vorgesehen, das sich von dem unteren Tank 3 nach oben zur Spitze des oberen Tanks erstreckt. Der obere Tank hat einen Deckel 20.
• Der Betrieb der Vorrichtung ist wie folgt: um die Tee- oder Kaffeemaschine zum Tee- oder Kaffeekochen einzusetzen, wird Wasser in den oberen Tank 1 gegossen bis zu einem Pegel, der ausreicht, um die erforderliche Menge an Tee oder Kaffee zu liefern. Das Wasser fließt durch das Sieb 10, das Reinigungsmittel in der Patrone 2, das Sieb 11 und die Löcher 15, die als Durchflußbegrenzer dienen und in den Sammeltank 4. Der untere Tank 3 wird schon, von der vorherigen Verwendung, bis zur Höhe der Löcher 15 mit Wasser voll sein .
• Die Anzahl und Größe der Löcher 15 ist so, daß eine höhere, aber nicht übermäßig höhere Durchflußrate von Wasser durch sie möglich ist, als durch das Auslaßrohr 5, wenn die Patrone sich an Ort und Stelle befindet und der obere Tank 1 im wesentlichen voll ist. Aus diesem Grund fließt das Wasser aus dem Auslaßrohr 5, aber zur selben Zeit steigt der Pegel des Wassers in dem Sammeltank 4 langsam an. Der Pegelfühler 6 ist so angeordnet, daß der Erhitzer der Tee- oder Kaffeemaschine fast sogleich in Betrieb sein kann, sobald das Wasser zu fließen beginnt, wenn nicht sofort. Aus dem Auslaßrohr 5 fließt das Wasser in den Blitzerhitzer und dann zu dem Tee oder Kaffee für einen sofortigen Aufguß. Die Durchflußrate des Wassers durch den Erhitzer und in den Tee oder den Kaffee wird sorgfältig kontrolliert oder vorbestimmt, um die erwünschte Aufgußzeit zu ergeben.
• Wenn alles Wasser aus dem oberen Tank 1 durch den unteren Tank 3 geflossen ist (d. h. der Pegel im unteren Tank auf die Höhe des unteren Teils der Löcher 15 gefallen ist), fällt der Pegel des Wassers im Sammeltank 4 bis dieser leer ist, wonach der Pegelfühler 6 den Erhitzer abschaltet. Die Patrone 2 bleibt im wesentlichen in Wasser eingetaucht im unteren Tank, was die aktiven Inhaltsstoffe in ihrem aktivsten Zustand hält und das Bakterien-Wachstum beschränkt.
• Aus der obigen Beschreibung ist zu ersehen, daß die kritischen Faktoren zur Bestimmung der Durchflußrate durch die Patrone 2, die Größe und Anzahl der Löcher 15 sind. Diese Löcher sollten nicht so klein sein, daß der Erhitzer zu wenig Wasser bekommt, sollten aber so klein wie möglich sein innerhalb dieser Vorgabe, um die Durchflußrate durch die Patrone so zu vermindern, daß die Harzteilchen darin nicht an H+-Ionen erschöpft werden (oder anderen spezifischen Ionen) an ihrer Oberfläche, sondern möglichst viel Zeit haben, um vom Inneren der Harzteilchen an die Oberfläche zu wandern. Es sollte vorzugsweise ein angemessener Sicherheitsspielraum oberhalb der Minimal-Durchflußrate vorhanden sein. Dieser Sicherheitsspielraum wird widergegeben durch die Geschwindigkeit des Ansteigens des Wassers in dem Sammeltank. Es ist nicht notwendig, daß die Fließrate in den Sammeltank immer größer ist als die Ausfließrate. Da die Höhe des Wassers im oberen Tank 1 abnimmt, ist anzunehmen, daß die Durchflußrate durch die Löcher 15 abnimmt. Ein wichtiges Kriterium ist es, daß sich der Sammeltank 4, bis der obere Tank vollständig leer ist, nicht leeren darf.
• Somit ist für eine Tee- oder Kaffeemaschine mit einer erforderlichen Durchflußrate von 400 bis 450 ml Wasser pro Minute eine Fließrate von 500 bis 600 ml pro Minute durch die Löcher im unteren Tank geeignet, d. h. eine Durchflußrate, die etwa 10 bis 50 % höher ist als erforderlich.
• Die Kapazität der Patrone ist 0,495 l, was äquivalent ist zu etwa 300 g Aktivkohle/Harz-Mischung.
• Es ist selbstverständlich, daß die obige Beschreibung nur als Beispiel gegeben wurde und daß Modifikationen der einzelnen Teile innerhalb des Bereichs der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, erfolgen können.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Zubereitung von Tee oder Kaffe, umfassend einen Sammeltank (4) und einen Auslaß (5), der zu einem Durchlauferhitzer (nicht gezeigt) führt, wobei dee Erhitzer eine vorbestimmte erforderliche Durchflußrate hat und so ausgebildet ist, daß Wasser aus dem Sammeltank (4) zum Aufguß erhitzt wird, gekennzeichnet durch eine Wasser-Reinigungs-Vorrichtung, die ein erstes Gefäß (1) zur Aufnahme von zu reinigendem Wasser und ein zweites Gefäß (3), das ein Reinigungsmittel (2) enthält, umfaßt, wobei das erste Gefäß (1) oberhalb des zweiten Gefäßes (3) angeordnet ist und damit in Verbindung steht und wobei die Reinigungs-Vorrichtung so angeordnet ist, daß dann, wenn das erste Gefäß (1) mit Wasser gefüllt ist, das Wasser durch das Reinigungsmittel (2) in das zweite Gefäß (3), aus der Auslaß-Einrichtung (15) des zweiten Gefäßes (3) und in den Sammeltank (4) fließt, wobei die Auslaßeinrichtung (15) in einer solchen Höhe bezüglich des Reinigungsmittels (2) angeordnet ist, daß das Mittel im wesentlichen in Wasser eingetaucht bleibt, auch wenn das erste Gefäß (1) sich anschließend leert, wobei die Reinigungs-Einrichtung weiterhin eine Durchflußbegrenzereinrichtung (15) einschließt, um die Durchflußrate von Wasser durch das Reinigungsmittel (2) im wesentlichen auf eine solche Rate einzuschränken, die für den Erhitzer erforderlich ist oder wenig darüber.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Reinigungsmittel in einer entfernbaren Patrone (2) enthalten ist, die sich im wesentlichen in dem zweiten Gefäß (3) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin die Patrone (2) sich in einem Durchgang, der das erste mit dem zweiten Gefäß verbindet, befindet und durch Zugriff durch das erste Gefäß (1) entfernt werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, worin die Patrone, bis auf die Durchflußbegrenzereinrichtung, einen ausreichenden Querschnitt hat, um etwa das 1,25- bis 10-fache der Wasser-Durchflußrate zu liefern, die für den Durchlauferhitzer erforderlich ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin das Reinigungsmittel in der Patrone (2) mit Hilfe von perforierten Sieben (10, 11) am unteren und oberen Ende der Patrone gehalten wird und worin die Durchflußbegrenzereinrichtung einen Strömungswiderstand liefert, der wesentlich größer ist als der Widerstand der Patronensiebe (10, 11) und des dazwischenliegenden Reinigungsmittels.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Durchflußbegrenzereinrichtung (15) so angeordnet ist, daß Wasser in den Haupttank (4) mit einer Rate fließt, die etwa 10 bis etwa 50 % größer ist als die vorbestimmte erforderliche Durchflußrate.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die einen Pegelfühler (6) im Sammeltank (4) aufweist, der so angeordnet ist, daß er den Erhitzer abschaltet, wenn der Wasserpegel unter einen vorbestimmten Pegel fällt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Reinigungsmittel Aktivkohle und ein Ionen- Austausch-Harz umfaßt in einem Verhältnis von etwa 1:1 bis etwa 1:9, bezogen auf Gewicht.